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C++组合模式应用树形结构处理方案

P粉602998670

发布： 2025-08-24 08:15:01

原创

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组合模式通过统一接口处理树形结构，适用于文件系统等“部分-整体”场景，其核心由Component、Leaf和Composite构成，实现递归操作与统一调用。

c++组合模式应用树形结构处理方案

在C++中处理树形结构时，组合模式（Composite Pattern）是一种非常自然且高效的设计模式选择。它允许你将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构，同时使得客户端可以统一地处理单个对象和组合对象。这种模式特别适用于文件系统、组织架构、UI控件树等具有递归层级关系的场景。

组合模式的核心结构

组合模式主要由三个角色构成：

Component（组件）：定义统一接口，声明操作（如添加、删除、遍历），可以是抽象类或接口。
Leaf（叶子）：表示树的终端节点，不包含子节点，实现Component接口但不支持添加子节点。
Composite（容器）：包含子节点的组合对象，维护子组件列表，并实现添加、删除、遍历等操作。

通过这个结构，客户端无需区分处理的是叶子还是容器，统一调用接口即可。

实际代码示例：文件系统模拟

以下是一个用C++实现的简单文件系统示例，展示如何用组合模式处理树形结构：

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
<p>// 抽象组件类
class FileSystemComponent {
public:
virtual ~FileSystemComponent() = default;
virtual void display(int depth = 0) const = 0;
virtual long long size() const = 0;
};</p><p>// 叶子类：文件
class File : public FileSystemComponent {
private:
std::string name;
long long fileSize;</p><p>public:
File(const std::string& n, long long size) : name(n), fileSize(size) {}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void display(int depth = 0) const override {
    std::string indent(depth * 2, ' ');
    std::cout << indent << "? " << name << " (" << fileSize << " bytes)\n";
}

long long size() const override {
    return fileSize;
}

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};

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// 容器类：目录 class Directory : public FileSystemComponent { private: std::string name; std::vector<FileSystemComponent*> children;

public: Directory(const std::string& n) : name(n) {}

void add(FileSystemComponent* component) {
    children.push_back(component);
}

void remove(FileSystemComponent* component) {
    children.erase(
        std::remove(children.begin(), children.end(), component),
        children.end()
    );
}

void display(int depth = 0) const override {
    std::string indent(depth * 2, ' ');
    std::cout << indent << "? " << name << "\n";
    for (const auto& child : children) {
        child->display(depth + 1);
    }
}

long long size() const override {
    long long total = 0;
    for (const auto& child : children) {
        total += child->size();
    }
    return total;
}

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};

使用示例：

int main() {
    Directory root("Root");
    Directory docs("Documents");
    Directory pics("Pictures");
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>File f1("report.docx", 1024);
File f2("photo.jpg", 2048);
File f3("notes.txt", 128);

docs.add(&f1);
docs.add(&f3);
pics.add(&f2);

root.add(&docs);
root.add(&pics);

root.display();  // 层级打印
std::cout << "Total size: " << root.size() << " bytes\n";

return 0;

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}